EP4126630A1 - Service brake cylinder having a brake state detection means, and method for the detection of a brake state of a service brake cylinder - Google Patents

Service brake cylinder having a brake state detection means, and method for the detection of a brake state of a service brake cylinder

Info

Publication number
EP4126630A1
EP4126630A1 EP21709390.5A EP21709390A EP4126630A1 EP 4126630 A1 EP4126630 A1 EP 4126630A1 EP 21709390 A EP21709390 A EP 21709390A EP 4126630 A1 EP4126630 A1 EP 4126630A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brake cylinder
service brake
sensor
state
braking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21709390.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Geza KATONA
Marc-Gregory Elstorpff
Bela JENEI
Gyorgy VANCSAY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Publication of EP4126630A1 publication Critical patent/EP4126630A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D49/00—Brakes with a braking member co-operating with the periphery of a drum, wheel-rim, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/28—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged apart from the brake
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D2066/003—Position, angle or speed

Definitions

  • SERVICE BRAKE CYLINDER WITH BRAKING STATE DETECTION AND METHOD FOR DETECTING A BRAKING STATE OF A SERVICE BRAKE CYLINDER
  • the invention relates to a service brake cylinder, in particular a block brake, with braking condition detection, in particular for a rail vehicle, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a method for detecting a braking condition of a service brake cylinder, in particular a block brake.
  • a block brake which is also called tread brake, is very often used in rail vehicles as a friction brake in freight vehicles because it has a simple structure and the brake blocks with their friction lining use the wheel running surface of the wheel to be braked as a friction surface.
  • the brake pads and wheels wear out during daily operation.
  • the condition of the brake i.e. the brake pads, must be checked regularly for safety reasons.
  • the current control procedure is the regular visual inspection and checking with a tool, e.g. hammer, in the applied and released state of the brake pads by the maintenance staff. This is costly and requires well-trained maintenance personnel.
  • WO 2015/135074 A1 describes a brake setting monitoring device for a compressed air brake system which comprises a contactless proximity sensor which is mounted on a wall of a brake chamber in order to generate a signal when the back plate of the push rod comes within the detection distance of the proximity sensor. It is seen as a disadvantage that the proximity sensor protrudes through an opening made in the housing of the brake chamber with one part into the brake chamber and with another part, which has an electrical connection with cable. at, protrudes outwards into the environment and is exposed to the ambient conditions.
  • the object of the invention is therefore to create a generic service brake cylinder, in particular a block brake, with an improved detection of the braking state while at the same time reducing costs and components.
  • a service brake cylinder according to the invention in particular a block brake, comprises a housing with a spindle and a braking state detection device for detecting an applied state and a released state of the service brake cylinder.
  • the braking state detection device is arranged completely enclosed within an interior of the service brake cylinder by the housing and detects the position of the spindle.
  • the braking state detection device supplies information about the piston position.
  • Such a braking state detection device is advantageous not only because it increases the level of security compared to the currently established manual check, but also because it offers a simple structure.
  • a particular advantage is that the braking state detection device in the interior space in the housing of the service brake cylinder is completely surrounded by the housing and is well protected from the effects of the weather and damage.
  • the braking status detection device can be accessed from the outside in the event of maintenance, e.g. through a reclosable maintenance opening.
  • a method for detecting a braking state of the service brake cylinder specified above comprises the method steps (V1) providing a braking state detecting device and arranging the braking state detecting device within the service brake cylinder. ders and supplying at least one sensor of the braking state detection device with electrical energy; (V2) the sensor generates at least one electrical signal as a braking state signal as a function of a braking state, namely application state and / or release state; and (V3) outputting a detected braking state as the application state or the release state of the service brake cylinder on the basis of the braking state signals detected in this way.
  • the recorded states that is to say the applied state and released state, in a simple manner by means of the braking state detection device, provide objective data suitable for automatic processing.
  • the operator can use the data to monitor the release or brake actuation state of the brake.
  • this recorded data is essential in tunnels (e.g. subways or long train tunnels) or in automatic / autonomous operation in order to avoid incorrect brake actuation, which can lead to unexpected smoke in an area that is not well ventilated .
  • possible sources of fire can be identified and prevented early enough.
  • the braking state detection device detects the position of a pressure ring or a spindle housing which are connected to the spindle.
  • Functional components that are already present or their sections can advantageously be used directly or indirectly to detect the position of the spindle and thus the status of the service brake cylinder.
  • the braking state detection device has at least one sensor which is arranged in an interior section of the housing of the service brake cylinder between a front wall and a projection of the spindle housing.
  • the at least one sensor is fastened to a holder by means of a fastening section, an axial position of the at least one sensor on the holder being adjustable. This is advantageous because, on the one hand, a simple arrangement and fastening is ensured by means of the holder, and, on the other hand, a position of the sensor in cooperation with the part, the position of which is to be detected, is easy to adjust.
  • the holder can also be designed so that it can accommodate more than one sensor. This is advantageous if another sensor is used for plausibility checking.
  • the at least one sensor interacts with the projection of the spindle housing in such a way that the at least one sensor is activated depending on the position of the projection of the spindle housing in the application state (A) of the service brake cylinder and not in the release state (L) of the service brake cylinder is activated.
  • the at least one sensor is designed as an inductive proximity sensor or proximity switch.
  • Such components are inexpensive and high quality available on the market in a suitable design.
  • the at least one sensor can be a contact-based and / or contactless sensor.
  • the plausibility of the at least one braking state signal generated by the at least one sensor is checked using at least one additional braking state signal generated by at least one additional sensor.
  • This additional sensor can, for example, be attached to the same bracket.
  • the further sensor is also arranged at a different location in the housing of the service brake cylinder and detects the release state, the first sensor detecting the application state.
  • Yet another embodiment of the method according to the invention provides that braking states (A, L) output with signals as the application state (A) or release state (L) of the service brake cylinder in method step (V3) be checked for applying and / or releasing the service brake cylinder of a higher-level brake control, and an alarm is output if no application state (A) is detected after receiving a signal to apply the service brake cylinder, and / or if after receiving a signal to release the Service brake cylinder no release state (L) is detected.
  • This is advantageous because in this way a simple and effective detection of brake pads that have not been released in the released state and of brake pads that have not been applied in the applied state can be made possible.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of an exemplary embodiment of a service brake cylinder according to the invention with a braking state detection device
  • FIG. 2-3 are schematic flow diagrams of methods according to the invention for detecting a braking state of a service brake cylinder according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a service brake cylinder 1 according to the invention with a braking state detection device 10.
  • the service brake cylinder 1 is designed as a service brake cylinder 1 of a so-called block brake, which is also referred to as a tread brake.
  • the brake device 1 is a disc brake, which is not shown here but is conceivable.
  • the service brake cylinder 1 comprises a housing 2, a spindle 5, a pressure ring 7 and a spindle housing 8.
  • the well-known structure, the function of the service brake cylinder 4 and the interaction with the brake linkage, brake calipers and / or brake pads are not described in further detail here.
  • the housing 2 of the service brake cylinder 1 has a rear wall 2a and a front wall 2b opposite this.
  • a circumferential housing wall 2c connects the closed rear wall 2a and the front wall 2b.
  • a Interior 3 of the housing 2 is defined by the rear wall 2a, the front wall 2b and the housing wall 2c.
  • the spindle 5 is arranged between the rear wall 2a and the front wall 2b such that it can be displaced in a direction of movement x which runs in the spindle 5.
  • the spindle 5 is connected to a non-designated service brake piston, a brake shoe 6 being attached to an end of the spindle 5 protruding through the front wall 2b.
  • the brake shoe 6 is connected to a brake pad / brake pad, not shown.
  • the brake lining interacts with a wheel to be braked during braking processes, which is also not shown but is easy to imagine.
  • the pressure ring 7 and the spindle housing 8 are arranged around the spindle 5 and coupled to it in a manner not described in detail.
  • the spindle housing 8 has a radial projection 9 in the form of a flange section. This projection 9 defines a section of the interior 3 between it, the front wall 2b, housing wall 2c and an outside of the spindle housing 8.
  • the brake i.e. the service brake cylinder 1
  • the brake has two basic states, namely the application state A and the release state L.
  • the spindle 5 in the service brake cylinder 1 moves together with the pressure ring 7 and the spindle housing 8 in the direction of the spindle 5 in the positive direction of movement x, and thus the brake pad / brake lining is also on the wheel to be braked for pressed a braking process.
  • a distance between the projection 9 of the spindle housing 8 and the rear wall 2a of the housing 2 of the service brake cylinder 2 is increased.
  • a distance between the projection 9 of the spindle housing 8 and the front wall 2a of the housing 2 is reduced.
  • the brake or the service brake cylinder 1 assumes application state A. It is the spindle 5 with its end connected to the brake shoe 6 moved out of the housing 2 by a certain amount.
  • the arrangement of the braking state detection device 10 is selected so that the braking state detection device 10 can interact with a component movable in the direction of the spindle 5 in order to detect either the release state L, the application state A, or both states.
  • a suitable component for monitoring the two states is the pressure ring 7 and / or the spindle housing 8, since these components are moved with the movement of the spindle 5 when the brake is applied and released.
  • the braking state detection device 10 here comprises a sensor 11 within the housing 2 of the service brake cylinder 2 in the interior 3.
  • the braking state detection device 10 is arranged here in the interior 3 of the housing 2 within the housing 2 of the service brake cylinder 1.
  • the sensor 11 is here attached to a holder 15 in the interior 3 between the front wall 2b and the projection 9 of the spindle housing 8.
  • the senor 11 or an additional sensor 11 can be arranged in another section in the interior space 3 within the housing 2 between the rear wall 2 a and the projection 9 of the spindle housing 8.
  • the senor 11 is designed as an inductive proximity sensor or inductive proximity switch, which interacts with the metallic projection 9 of the spindle housing 8 in such a way that the sensor 11 is dependent on the position of the projection 9 of the spindle housing.
  • housing 8 is activated in the application state A and is not activated in the release state L.
  • the sensor has a detection side 12, a connection section 13 and a fastening section 14. When installed, the detection side 12 faces the projection 9 of the spindle housing 8.
  • the connection section 13 is used for the electrical connection of the sensor 11 and has a corresponding IP protection class against the ingress of moisture and dirt with, for example, an already tightly inserted / injected cable.
  • the spindle housing 8 moves with the projection 9 in the positive direction of movement + X towards the detection side 12 of the sensor 11. If the application state A is assumed, a sensor-specific distance value of the projection 9 (in the direction of the spindle 5) to the detection side 12 of the sensor 11 is undershot and the sensor 11 is activated.
  • This sensor-specific distance value or active range of the sensor 11 can be specified in advance, e.g. on the sensor 11 or / and by means of a control device 17.
  • the sensor 11 When the brake is released, the sensor 11 is deactivated as soon as the sensor-specific distance value between projection 9 and detection side 12 of sensor 11 is exceeded, i.e. when projection 9 leaves the active area of sensor 11.
  • the fastening section 14 of the sensor 11 enables the position of the sensor 11 to be adjusted in a certain area in the holder 15, e.g. in an axial area parallel to the spindle 5.
  • the release state L can be assumed. However, the release state L can only be assumed because there is no plausibility check.
  • Such a plausibility check of the release state L can take place, for example, by detecting the position of the projection 9 in the release state L by a further sensor 11.
  • This further sensor 11 detects the release state L by activating the further sensor 11.
  • two sensors 11 are arranged in the interior 3 of the housing 2 in such a way that one of the two sensors 11 detects the release state L and the other of the two sensors 11 detects the application state A. .
  • the sensor 11 is connected to a control device 17 by an electrically conductive connection line 16.
  • the control unit 17 supplies the sensor 11 with electrical energy via the connecting line 16 and receives signals from the sensor 11 as braking status signals.
  • the signals of the sensor 11 correspond to the respective braking state of the service brake cylinder 1, namely the release state L and the application state A, and can be further processed by the control unit 17, such as amplified, shaped, etc.
  • these braking state signals are digital switching signals ("ON", "OFF"), ie one state is represented by the presence of an amplitude of a signal, e.g. a voltage or current value, and the other state by the absence of an amplitude of a Signal, e.g. a voltage or current value. Intermediate values are not required.
  • the two states can also be caused by different electrical voltages and / or currents, resistances, frequencies or the like. being represented.
  • connection 18 there is a forwarding via a connection 18 via a further control device 19 by means of a further electrically conductive connection 20 to an evaluation unit 21.
  • the evaluation unit 21 outputs, for example, an output signal at an output 22 as an indication of the braking state A, L optically, acoustically, and haptically. For example, a screen display of an entire braking system of a train can take place, the braking state of each service brake cylinder 1 being clearly displayed.
  • the output signal can also be stored or processed in some other way.
  • the evaluation unit 21 is also connected via a connection 23 to a higher-level brake controller (not shown), from which the evaluation unit 21 receives brake application and release signals in order to compare them with the respective detected braking states of the service brake cylinders 1.
  • a higher-level brake controller not shown
  • FIG. 1 shows a further control device 17 'with a connection line 16' for a further sensor 11 (not shown) and a connection 18 '.
  • This further sensor 11 can be arranged, for example, as a second, redundant sensor 11 in the service brake cylinder 1. More two such sensors 11 can also be provided.
  • the further control device 17 ' should represent a number of control devices 17 that are required for a complete braking system of a train to which the service brake cylinders 1 are assigned, with a number of service brake cylinders 1 with the respective braking state detection device 10 with corresponding braking state signals.
  • This number of brake status signals of the entire brake system is prepared in the further control unit 19, e.g. also in connection with data from the higher-level brake control via a further connection 23a, for a simple and fast evaluation in the evaluation unit 21.
  • the sensor 11 can be a contact-based and / or contactless sensor 11.
  • the sensor 11 is well protected in the interior 3 in the housing 2 of the service brake cylinder 1 from the effects of the weather and damage. In the event of maintenance, the sensor 11 can be reached from the outside, e.g. through a re-closable maintenance opening.
  • the shape and materials of the sensor 11 are dimensioned such that the efficiency of the sensor 11 can be maximized.
  • certain plastics can be used as the housing, which are resistant to the media occurring in the service brake cylinder 1, such as lubricant.
  • suitable metallic shields of the sensor 11 can improve its electromagnetic compatibility with respect to the radiation of interference signals.
  • FIG. 2 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention for detecting a braking state of a service brake cylinder 1 according to FIG.
  • a braking state detection device 10 is provided in a service brake cylinder 1.
  • a sensor 11 of the braking state detection device 10 is supplied with electrical energy.
  • electrical signals of the sensor 11 are generated by the sensor 11 as braking state signals as a function of a braking state, namely application state A and release state L.
  • a third method step V3 the braking state signals obtained in this way are output as the detected braking state, application state A or release state L.
  • FIG. 3 shows a schematic flow diagram of a further method according to the invention for detecting a braking state of a service brake cylinder 1 according to FIG. 1.
  • the method steps V1, V2 and V3 correspond to those of the method according to FIG. 2.
  • the braking state signals generated by the sensor 11 are checked for plausibility by at least one further sensor 11.
  • step V3-1 of the third expiry step V3 the output brake states A, L are still checked with signals for applying and / or releasing the service brake cylinder 1 of a higher-level brake control, and an alarm is output if, after receiving a signal to apply of the service brake cylinder 1, no application state A is detected, and / or if, after receiving a signal to release the service brake cylinder 1, no release state L is detected.
  • the sensor 11 and / or the redundant sensor (s) 11 are based on an optical distance measurement principle, such as a reflective light barrier, laser, on an acoustic distance measurement principle, such as ultrasound, or on an electromagnetic distance measurement principle such as radar.
  • the connections 18, 18 ', 20, 23, 23a can also be optical conductors and / or wireless transmission paths, depending on the application.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

A service brake cylinder (1) has a housing (2) with a spindle (5) and a brake state detection device (10) for the detection of an applied state (A) and a released state (L) of the service brake cylinder (1). The brake state detection device (10) is arranged enclosed by the housing (2) completely within an interior chamber (3) of the service brake cylinder (1), and detects the position of the spindle (5), a method for the detection of a brake state of a service brake cylinder (1) is provided.

Description

BETRIEBSBREMSZYLINDER MIT BREMSZUSTANDSERFASSUNG UND VERFAHREN ZUM ERFASSEN EINES BREMSZUSTANDS EINES BETRIEBSBREMSZYLINDERS SERVICE BRAKE CYLINDER WITH BRAKING STATE DETECTION AND METHOD FOR DETECTING A BRAKING STATE OF A SERVICE BRAKE CYLINDER
Die Erfindung betrifft einen Betriebsbremszylinder, insbesondere einer Klotzbremse, mit Bremszustandserfassung, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Erfassen eines Bremszustands eines Betriebsbremszylinders, insbesondere einer Klotzbremse. The invention relates to a service brake cylinder, in particular a block brake, with braking condition detection, in particular for a rail vehicle, according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a method for detecting a braking condition of a service brake cylinder, in particular a block brake.
Eine Klotzbremse, die auch Laufflächen bremse genannt wird, wird bei Schienenfahrzeugen als Reibungsbremse in Güterfahrzeugen sehr häufig eingesetzt, da sie einfach aufgebaut ist und die Bremsklötze mit ihrem Reibbelag die Radlauffläche des abzubremsenden Rades als Reibfläche benutzen. A block brake, which is also called tread brake, is very often used in rail vehicles as a friction brake in freight vehicles because it has a simple structure and the brake blocks with their friction lining use the wheel running surface of the wheel to be braked as a friction surface.
Bei einer solchen Laufflächenbremse verschleißen Bremsklötze und Räder während des täglichen Betriebs. Der Zustand der Bremse, d.h. der Bremsklötze, muss aus Sicherheitsgründen regelmäßig überprüft werden. Das aktuelle Kontrollverfahren ist die regelmäßige Sichtkontrolle und Prüfen mit einem Werkzeug, z.B. Hammer, im angelegten und gelösten Zustand der Bremsklötze durch das Wartungspersonal. Das ist kostenintensiv und erfordert gut ausgebildetes Wartungspersonal. With such a tread brake, the brake pads and wheels wear out during daily operation. The condition of the brake, i.e. the brake pads, must be checked regularly for safety reasons. The current control procedure is the regular visual inspection and checking with a tool, e.g. hammer, in the applied and released state of the brake pads by the maintenance staff. This is costly and requires well-trained maintenance personnel.
Für eine Überprüfung der Bremse, ob diese auch während der Fahrt des Zuges nach einem Lösen tatsächlich gelöst ist und sich nach einem Anlegen auch in einem Anlagezustand befindet, sind unterschiedliche Lösungsvorschläge gemacht worden. Various proposals have been made to check whether the brake is actually released after it has been released while the train is moving and whether it is also in a contact state after it has been applied.
Das Dokument WO 2015/135074 A1 beschreibt eine Bremseinstellungsüberwachungsvorrichtung für ein Druckluftbremssystem, welche einen berührungslosen Näherungssensor umfasst, der an einer Wand einer Bremskammer montiert ist, um ein Signal zu erzeugen, wenn die Rückplatte der Schubstange in den Erfassungsabstand des Näherungssensors kommt. Als nachteilig wird es dabei gesehen, dass der Näherungssensor durch eine in das Gehäuse der Bremskammer eingebrachte Öffnung mit einem Teil in die Bremskammer hervorsteht und mit einem anderen Teil, das einen elektrischen Anschluss mit Ka- bei aufweist, nach außen in die Umgebung hervorsteht und den Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist. The document WO 2015/135074 A1 describes a brake setting monitoring device for a compressed air brake system which comprises a contactless proximity sensor which is mounted on a wall of a brake chamber in order to generate a signal when the back plate of the push rod comes within the detection distance of the proximity sensor. It is seen as a disadvantage that the proximity sensor protrudes through an opening made in the housing of the brake chamber with one part into the brake chamber and with another part, which has an electrical connection with cable. at, protrudes outwards into the environment and is exposed to the ambient conditions.
Ähnliche Ausführungen sind in den folgenden Dokumenten beschrieben: DE19857092B4; EP1384638B1 ; EP1640233B1; US4583071A; US5816778A; US6352137B1 ; US6501375B1; US7624849B2; US8616342B2; US8662602B2 WO201 5135074A1 ; WO2016040430A1. Similar designs are described in the following documents: DE19857092B4; EP1384638B1; EP1640233B1; US4583071A; US5816778A; US6352137B1; US6501375B1; US7624849B2; US8616342B2; US8662602B2 WO201 5135074A1; WO2016040430A1.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen gattungsgemäßen Betriebsbremszylinder, insbesondere einer Klotzbremse, mit einer verbesserten Bremszustandserfassung bei gleichzeitiger Reduzierung von Kosten und Bauteilen zu schaffen. The object of the invention is therefore to create a generic service brake cylinder, in particular a block brake, with an improved detection of the braking state while at the same time reducing costs and components.
Die Aufgabe wird durch einen Betriebsbremszylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. The object is achieved by a service brake cylinder with the features of claim 1 and a method with the features of claim 8.
Ein erfindungsgemäßer Betriebsbremszylinder, insbesondere einer Klotzbremse, umfasst ein Gehäuse mit einer Spindel und einer Bremszustands- Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Anlegezustands und eines Lösezustands des Betriebsbremszylinders. Die Bremszustands-Erfassungseinrichtung ist vollständig innerhalb eines Innenraums des Betriebsbremszylinders von dem Gehäuse umschlossen angeordnet und erfasst die Position der Spindel. A service brake cylinder according to the invention, in particular a block brake, comprises a housing with a spindle and a braking state detection device for detecting an applied state and a released state of the service brake cylinder. The braking state detection device is arranged completely enclosed within an interior of the service brake cylinder by the housing and detects the position of the spindle.
Die Bremszustands-Erfassungseinrichtung liefert eine Information über die Kolbenposition. Eine solche Bremszustands-Erfassungseinrichtung ist vorteilhaft, nicht nur weil sie das Sicherheitsniveau gegenüber der derzeit etablierten manuellen Überprüfung erhöht, sondern auch einen einfachen Aufbau bietet. The braking state detection device supplies information about the piston position. Such a braking state detection device is advantageous not only because it increases the level of security compared to the currently established manual check, but also because it offers a simple structure.
Ein besonderer Vorteil ist es, dass die Bremszustands-Erfassungseinrichtung in dem Innenraum in dem Gehäuse des Betriebsbremszylinders vollständig von dem Gehäuse umgeben vor Witterungseinflüssen und Beschädigungen gut geschützt ist. Die Bremszustands-Erfassungseinrichtung ist im Wartungsfall von außen erreichbar, z.B. durch eine wieder verschließbare Wartungsöffnung. A particular advantage is that the braking state detection device in the interior space in the housing of the service brake cylinder is completely surrounded by the housing and is well protected from the effects of the weather and damage. The braking status detection device can be accessed from the outside in the event of maintenance, e.g. through a reclosable maintenance opening.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erfassen eines Bremszustands des oben angegebenen Betriebsbremszylinders umfasst die Verfahrensschritte (V1) Bereitstellen einer Bremszustands-Erfassungseinrichtung und Anordnen der Bremszustands-Erfassungseinrichtung innerhalb des Betriebsbremszylin- ders und Versorgen mindestens eines Sensors der Bremszustands- Erfassungseinrichtung mit elektrischer Energie; (V2) Erzeugen mindestens eines elektrischen Signals als Bremszustandssignal in Abhängigkeit von einem Bremszustand, nämlich Anlegezustand und/oder Lösezustand, durch den Sen- sor; und (V3) Ausgeben eines erfassten Bremszustands als Anlegezustand o- der Lösezustand des Betriebsbremszylinders anhand der so erfassten Bremszustandssignale. A method according to the invention for detecting a braking state of the service brake cylinder specified above comprises the method steps (V1) providing a braking state detecting device and arranging the braking state detecting device within the service brake cylinder. ders and supplying at least one sensor of the braking state detection device with electrical energy; (V2) the sensor generates at least one electrical signal as a braking state signal as a function of a braking state, namely application state and / or release state; and (V3) outputting a detected braking state as the application state or the release state of the service brake cylinder on the basis of the braking state signals detected in this way.
Es ist von Vorteil, dass die erfassten Zustände, also Anlegezustand und Löse- zustand in einfacher Weise mittels der Bremszustands-Erfassungseinrichtung objektive und für eine automatische Verarbeitung geeignete Daten liefern. Zusätzlich kann der Bediener die Daten zur Überwachung des Löse- oder Bremsbetätigungszustandes der Bremse verwenden. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass diese erfassten Daten in Tunneln (z.B.: U-Bahnen oder langen Zugtunneln) oder im automatischen/autonomen Betrieb unerlässlich sind, um eine fehlerhafte Bremsbetätigung zu vermeiden, die in einem nicht gut belüfteten Bereich zu unerwartetem Rauch führen kann. Zudem können somit mögliche Brandherde früh genug erkannt und verhindert werden. It is advantageous that the recorded states, that is to say the applied state and released state, in a simple manner by means of the braking state detection device, provide objective data suitable for automatic processing. In addition, the operator can use the data to monitor the release or brake actuation state of the brake. A particular advantage is that this recorded data is essential in tunnels (e.g. subways or long train tunnels) or in automatic / autonomous operation in order to avoid incorrect brake actuation, which can lead to unexpected smoke in an area that is not well ventilated . In addition, possible sources of fire can be identified and prevented early enough.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Gegenstände der Unteransprüche angegeben. In einer Ausführung erfasst die Bremszustands-Erfassungseinrichtung die Position eines Druckrings oder eines Spindelgehäuses, welche mit der Spindel verbunden sind. So können vorteilhaft bereits vorhandene Funktionsbauteile oder deren Abschnitte direkt oder indirekt zur Erfassung der Position der Spindel und somit des Zustands des Betriebsbremszylinders verwendet werden. Advantageous further developments of the invention are indicated by the subjects of the subclaims. In one embodiment, the braking state detection device detects the position of a pressure ring or a spindle housing which are connected to the spindle. Functional components that are already present or their sections can advantageously be used directly or indirectly to detect the position of the spindle and thus the status of the service brake cylinder.
Eine weitere Ausführung sieht vor, dass die Bremszustands- Erfassungseinrichtung mindestens einen Sensor aufweist, der in einem Innenraumabschnitt des Gehäuses des Betriebsbremszylinders zwischen einer Frontwand und einem Vorsprung des Spindelgehäuses angeordnet ist. In die- sem Bereich sind vorteilhaft keine anderen störenden Bauteile wie z.B. ihre Lage oder/und Form verändernde Federn vorhanden, die beim Erfassen einer Position der Spindel zu Fehlern führen könnten. In einer weiteren Ausführung ist der mindestens eine Sensor mittels eines Befestigungsabschnitts an einer Halterung befestigt, wobei eine axiale Position des mindestens einen Sensors an der Halterung einstellbar ist. Dies ist von Vorteil, da einerseits mittels der Halterung eine einfache Anordnung und Befestigung gewährleistet wird, und andererseits damit eine Position des Sensors in Zusammenwirkung mit dem Teil, dessen Position zu erfassen ist, einfach zu justieren ist. Another embodiment provides that the braking state detection device has at least one sensor which is arranged in an interior section of the housing of the service brake cylinder between a front wall and a projection of the spindle housing. In this area, there are advantageously no other interfering components such as springs that change their position and / or shape, which could lead to errors when a position of the spindle is detected. In a further embodiment, the at least one sensor is fastened to a holder by means of a fastening section, an axial position of the at least one sensor on the holder being adjustable. This is advantageous because, on the one hand, a simple arrangement and fastening is ensured by means of the holder, and, on the other hand, a position of the sensor in cooperation with the part, the position of which is to be detected, is easy to adjust.
Die Halterung kann auch so ausgebildet sein, dass sie mehr als einen Sensor aufnehmen kann. Dies ist vorteilhaft, wenn ein weiterer Sensor zu Plausibilisierung verwendet wird. The holder can also be designed so that it can accommodate more than one sensor. This is advantageous if another sensor is used for plausibility checking.
In einer noch weiteren Ausführung wirkt der mindestens eine Sensor mit dem Vorsprung des Spindelgehäuses derart zusammen, dass der mindestens eine Sensor in Abhängigkeit von der Position des Vorsprungs des Spindelgehäuses im Anlegezustand (A) des Betriebsbremszylinders aktiviert ist und im Lösezustand (L) des Betriebsbremszylinders nicht aktiviert ist. Dies ergibt einen einfachen Aufbau mit geringer Teilezahl. In yet another embodiment, the at least one sensor interacts with the projection of the spindle housing in such a way that the at least one sensor is activated depending on the position of the projection of the spindle housing in the application state (A) of the service brake cylinder and not in the release state (L) of the service brake cylinder is activated. This results in a simple structure with a small number of parts.
Eine Ausführung sieht vor, dass der mindestens eine Sensor als ein induktiver Näherungssensor oder Näherungsschalter ausgebildet ist. Derartige Bauteile sind kostengünstig in hoher Qualität am Markt in passender Ausführung ver- fügbar. One embodiment provides that the at least one sensor is designed as an inductive proximity sensor or proximity switch. Such components are inexpensive and high quality available on the market in a suitable design.
Alternativ oder als zusätzlicher Sensor kann der mindestens eine Sensor ein kontaktbehafteter oder/und kontaktloser Sensor sein. Alternatively or as an additional sensor, the at least one sensor can be a contact-based and / or contactless sensor.
In einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem Verfahrensschritt (V2) das von dem mindestens einen Sensor erzeugte mindestens eine Bremszustandssignal anhand mindestens eines weiteren von mindestens einem weiteren Sensor erzeugten Bremszustandssignals plausibilisiert. Dieser weitere Sensor kann z.B. an der gleichen Halterung angebracht sein. Es ist aber auch möglich, dass der weitere Sensor auch im Gehäuse des Betriebsbremszylinders an einer anderen Stelle angeordnet ist und den Lösezustand erfasst, wobei der erste Sensor den Anlegezustand erfasst. In one embodiment of the method according to the invention, in method step (V2) the plausibility of the at least one braking state signal generated by the at least one sensor is checked using at least one additional braking state signal generated by at least one additional sensor. This additional sensor can, for example, be attached to the same bracket. However, it is also possible that the further sensor is also arranged at a different location in the housing of the service brake cylinder and detects the release state, the first sensor detecting the application state.
Eine noch weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass als Anlegezustand (A) oder Lösezustand (L) des Betriebsbremszylinders im Verfahrensschritt (V3) ausgegebenen Bremszustände (A, L) mit Signalen zum Anlegen und/oder Lösen des Betriebsbremszylinders einer übergeordneten Bremssteuerung überprüft werden, und ein Alarm ausgegeben wird, wenn nach Erhalt eines Signals zum Anlegen des Betriebsbremszylinders kein Anle- gezustand (A) erfasst wird, oder/und wenn nach Erhalt eines Signals zum Lösen des Betriebsbremszylinders kein Lösezustand (L) erfasst wird. Dies ist von Vorteil, da auf diese Weise eine einfache und wirkungsvolle Erfassung von nicht gelösten Bremsklötzen im Lösezustand und von nicht angelegten Bremsklötzen im Anlegezustand ermöglicht werden kann. Yet another embodiment of the method according to the invention provides that braking states (A, L) output with signals as the application state (A) or release state (L) of the service brake cylinder in method step (V3) be checked for applying and / or releasing the service brake cylinder of a higher-level brake control, and an alarm is output if no application state (A) is detected after receiving a signal to apply the service brake cylinder, and / or if after receiving a signal to release the Service brake cylinder no release state (L) is detected. This is advantageous because in this way a simple and effective detection of brake pads that have not been released in the released state and of brake pads that have not been applied in the applied state can be made possible.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Betriebsbremszylinders mit einer Bremszustand-Erfassungseinrichtung; und FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of an exemplary embodiment of a service brake cylinder according to the invention with a braking state detection device; and
Figur 2-3 schematische Flussdiagramme erfindungsgemäßer Verfahren zum Erfassen eines Bremszustands eines Betriebsbremszylinders nach Figur 1. FIG. 2-3 are schematic flow diagrams of methods according to the invention for detecting a braking state of a service brake cylinder according to FIG. 1.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Betriebsbremszylinders 1 mit einer Bremszustand-Erfassungseinrichtung 10. FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a service brake cylinder 1 according to the invention with a braking state detection device 10.
Der Betriebsbremszylinder 1 ist in diesem Beispiel als Betriebsbremszylinder 1 einer so genannten Klotzbremse ausgebildet, die auch als Laufflächenbremse bezeichnet wird in einer anderen Ausführung ist die Bremsvorrichtung 1 eine Scheibenbremse, was hier nicht dargestellt aber vorstellbar ist. In this example, the service brake cylinder 1 is designed as a service brake cylinder 1 of a so-called block brake, which is also referred to as a tread brake. In another embodiment, the brake device 1 is a disc brake, which is not shown here but is conceivable.
Der Betriebsbremszylinder 1 umfasst ein Gehäuse 2, eine Spindel 5, einen Druckring 7 und ein Spindelgehäuse 8. Der allgemein bekannte Aufbau, die Funktion des Betriebsbremszylinders 4 und das Zusammenwirken mit Bremsgestänge, Bremszangen oder/und Bremsklötzen werden hier nicht weiter im Detail beschrieben. The service brake cylinder 1 comprises a housing 2, a spindle 5, a pressure ring 7 and a spindle housing 8. The well-known structure, the function of the service brake cylinder 4 and the interaction with the brake linkage, brake calipers and / or brake pads are not described in further detail here.
Das Gehäuse 2 des Betriebsbremszylinders 1 weist eine Rückwand 2a und eine dieser gegenüberliegende Frontwand 2b auf. Eine umlaufende Gehäusewand 2c verbindet die geschlossene Rückwand 2a und die Frontwand 2b. Ein Innenraum 3 des Gehäuses 2 ist durch die Rückwand 2a, die Frontwand 2b und die Gehäusewand 2c festgelegt. The housing 2 of the service brake cylinder 1 has a rear wall 2a and a front wall 2b opposite this. A circumferential housing wall 2c connects the closed rear wall 2a and the front wall 2b. A Interior 3 of the housing 2 is defined by the rear wall 2a, the front wall 2b and the housing wall 2c.
In dem Innenraum 3 des Gehäuses 2 des Betriebsbremszylinders 1 ist die Spindel 5 zwischen der Rückwand 2a und der Frontwand 2b in einer Bewegungsrichtung x, welche in Spindel 5 verläuft, verschiebbar angeordnet. Die Spindel 5 ist mit einem nicht bezeichneten Betriebsbremskolben verbunden, wobei ein Bremsklotzschuh 6 an einem durch die Frontwand 2b hervorstehenden Ende der Spindel 5 angebracht ist. Der Bremsklotzschuh 6 ist mit einem nicht gezeigten Bremsbelag/Bremsklotz verbunden. Der Bremsbelag steht mit einem ebenfalls nicht gezeigten, aber leicht vorzustellenden, abzubremsenden Rad bei Bremsvorgängen in Zusammenwirkung. In the interior 3 of the housing 2 of the service brake cylinder 1, the spindle 5 is arranged between the rear wall 2a and the front wall 2b such that it can be displaced in a direction of movement x which runs in the spindle 5. The spindle 5 is connected to a non-designated service brake piston, a brake shoe 6 being attached to an end of the spindle 5 protruding through the front wall 2b. The brake shoe 6 is connected to a brake pad / brake pad, not shown. The brake lining interacts with a wheel to be braked during braking processes, which is also not shown but is easy to imagine.
In einem mittleren Abschnitt der Spindel 5 sind hier der Druckring 7 und das Spindelgehäuse 8 um die Spindel 5 herum angeordnet und mit ihr in nicht näher beschriebener Weise gekoppelt. Das Spindelgehäuse 8 weist einen radialen Vorsprung 9 in Form eines Flanschabschnitts auf. Dieser Vorsprung 9 legt einen Abschnitt des Innenraums 3 zwischen sich, der Frontwand 2b, Gehäusewand 2c und eine Außenseite des Spindelgehäuses 8 fest. In a central section of the spindle 5, the pressure ring 7 and the spindle housing 8 are arranged around the spindle 5 and coupled to it in a manner not described in detail. The spindle housing 8 has a radial projection 9 in the form of a flange section. This projection 9 defines a section of the interior 3 between it, the front wall 2b, housing wall 2c and an outside of the spindle housing 8.
Die Bremse, d.h. der Betriebsbremszylinder 1, hat zwei Grundzustände, nämlich den Anlegezustand A und den Lösezustand L. The brake, i.e. the service brake cylinder 1, has two basic states, namely the application state A and the release state L.
In dem Lösezustand L, welcher in Fig. 1 dargestellt ist, wird ein bestimmter Abstand zwischen dem abzubremsenden Rad und dem Bremsklotz/Bremsbelag durch die Stellung der Spindel 5 eingehalten. Dabei ist die Spindel 5 in das Gehäuse 2 eingefahren. In the release state L, which is shown in FIG. 1, a certain distance between the wheel to be braked and the brake pad / brake lining is maintained by the position of the spindle 5. The spindle 5 is moved into the housing 2.
Wenn die Bremse angelegt bzw. zugespannt wird, bewegt sich die Spindel 5 in dem Betriebsbremszylinder 1 zusammen mit dem Druckring 7 und dem Spindelgehäuse 8 in Richtung der Spindel 5 in positiver Bewegungsrichtung x, und somit wird auch der Bremsklotz/Bremsbelag auf das abzubremsende Rad für einen Bremsvorgang gepresst. Dabei wird ein Abstand zwischen dem Vorsprung 9 des Spindelgehäuses 8 und der Rückwand 2a des Gehäuses 2 des Betriebsbremszylinders 2 vergrößert. Gleichzeitig wird ein Abstand zwischen dem Vorsprung 9 des Spindelgehäuses 8 und der Frontwand 2a des Gehäuses 2 verkleinert. Am Ende dieser Anlege- bzw. Zuspannbewegung nimmt die Bremse bzw. der Betriebsbremszylinder 1 den Anlegezustand A ein. Dabei ist die Spindel 5 mit ihrem mit dem Bremsklotzschuh 6 verbundenen Ende aus dem Gehäuse 2 um ein bestimmtes Maß herausgefahren. When the brake is applied or applied, the spindle 5 in the service brake cylinder 1 moves together with the pressure ring 7 and the spindle housing 8 in the direction of the spindle 5 in the positive direction of movement x, and thus the brake pad / brake lining is also on the wheel to be braked for pressed a braking process. A distance between the projection 9 of the spindle housing 8 and the rear wall 2a of the housing 2 of the service brake cylinder 2 is increased. At the same time, a distance between the projection 9 of the spindle housing 8 and the front wall 2a of the housing 2 is reduced. At the end of this application or application movement, the brake or the service brake cylinder 1 assumes application state A. It is the spindle 5 with its end connected to the brake shoe 6 moved out of the housing 2 by a certain amount.
Beim Lösen der Bremse verläuft die Bewegung umgekehrt in negativer Bewegungsrichtung x. Dabei nähert sich das Spindelgehäuse 8 der Rückwand 2a des Gehäuses 2. Die Bremse bzw. der Betriebsbremszylinder 1 befindet sich nach dem Lösen in dem Lösezustand L. When the brake is released, the movement is reversed in the negative direction of movement x. The spindle housing 8 approaches the rear wall 2a of the housing 2. The brake or the service brake cylinder 1 is in the released state L after being released.
Diese beiden Zustände der Bremse bzw. des Betriebsbremszylinders 1 , nämlich der Lösezustand L und der Anlegezustand A, können mit der Bremszu- stands-Erfassungseinrichtung 10 erfasst werden. These two states of the brake or of the service brake cylinder 1, namely the release state L and the application state A, can be detected with the braking state detection device 10.
Die Anordnung der Bremszustands-Erfassungseinrichtung 10 ist so gewählt, dass die Bremszustands-Erfassungseinrichtung 10 mit einem in Richtung der Spindel 5 bewegbaren Bauteil Zusammenwirken kann, um entweder den Lösezustand L, den Anlegezustand A oder beide Zustände zu erfassen. The arrangement of the braking state detection device 10 is selected so that the braking state detection device 10 can interact with a component movable in the direction of the spindle 5 in order to detect either the release state L, the application state A, or both states.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein geeignetes Bauteil zur Überwachung der beiden Zustände (Lösezustand L und Anlegezustand A) der Druckring 7 oder/und das Spindelgehäuse 8, da diese Bauteile mit der Bewegung der Spindel 5 beim Anlegen und Lösen der Bremse mitbewegt werden. In the embodiment shown, a suitable component for monitoring the two states (release state L and application state A) is the pressure ring 7 and / or the spindle housing 8, since these components are moved with the movement of the spindle 5 when the brake is applied and released.
Die Bremszustands-Erfassungseinrichtung 10 umfasst hier einen Sensor 11 innerhalb des Gehäuses 2 des Betriebsbremszylinders 2 in dem Innenraum 3. The braking state detection device 10 here comprises a sensor 11 within the housing 2 of the service brake cylinder 2 in the interior 3.
Die Bremszustands-Erfassungseinrichtung 10 ist hier in dem Innenraum 3 des Gehäuses 2 innerhalb des Gehäuses 2 des Betriebsbremszylinders 1 angeordnet. Der Sensor 11 ist hier zwischen der Frontwand 2b und dem Vorsprung 9 des Spindelgehäuses 8 in dem Innenraum 3 an einer Halterung 15 befestigt. The braking state detection device 10 is arranged here in the interior 3 of the housing 2 within the housing 2 of the service brake cylinder 1. The sensor 11 is here attached to a holder 15 in the interior 3 between the front wall 2b and the projection 9 of the spindle housing 8.
Alternativ kann der Sensor 11 oder auch ein zusätzlicher Sensor 11 in einem anderen Abschnitt in dem Innenraum 3 innerhalb des Gehäuses 2 zwischen der Rückwand 2a und dem Vorsprung 9 des Spindelgehäuses 8 angeordnet sein. Alternatively, the sensor 11 or an additional sensor 11 can be arranged in another section in the interior space 3 within the housing 2 between the rear wall 2 a and the projection 9 of the spindle housing 8.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Sensor 11 als ein induktiver Näherungssensor oder induktiver Näherungsschalter ausgebildet, welcher mit dem metallischen Vorsprung 9 des Spindelgehäuses 8 derart zusammenwirkt, dass der Sensor 11 in Abhängigkeit von der Position des Vorsprungs 9 des Spindelge- häuses 8 im Anlegezustand A aktiviert ist und im Lösezustand L nicht aktiviert ist. In this exemplary embodiment, the sensor 11 is designed as an inductive proximity sensor or inductive proximity switch, which interacts with the metallic projection 9 of the spindle housing 8 in such a way that the sensor 11 is dependent on the position of the projection 9 of the spindle housing. housing 8 is activated in the application state A and is not activated in the release state L.
Der Sensor weist eine Erfassungsseite 12, einen Anschlussabschnitt 13 und einen Befestigungsabschnitt 14 auf. Im eingebauten Zustand weist die Erfassungsseite 12 zu dem Vorsprung 9 des Spindelgehäuses 8. Der Anschlussabschnitt 13 dient zum elektrischen Anschluss des Sensors 11 und weist eine entsprechende IP-Schutzart gegen Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz mit z.B. einem schon dicht eingeführten/eingespritzten Kabel auf. The sensor has a detection side 12, a connection section 13 and a fastening section 14. When installed, the detection side 12 faces the projection 9 of the spindle housing 8. The connection section 13 is used for the electrical connection of the sensor 11 and has a corresponding IP protection class against the ingress of moisture and dirt with, for example, an already tightly inserted / injected cable.
Wenn die Bremse angelegt bzw. zugespannt wird, bewegt sich das Spindelgehäuse 8 mit dem Vorsprung 9 in positiver Bewegungsrichtung +X auf die Erfassungsseite 12 des Sensors 11 zu. Wenn der Anlegezustand A eingenommen wird, wird ein sensorspezifischer Abstandswert des Vorsprungs 9 (in Richtung der Spindel 5) zu der Erfassungsseite 12 des Sensors 11 unterschritten und der Sensor 11 aktiviert. Dieser sensorspezifische Abstandswert bzw. Aktivbereich des Sensors 11 kann vorher festgelegt werden, z.B. am Sensor 11 o- der/und mittels eines Steuergerätes 17. When the brake is applied or applied, the spindle housing 8 moves with the projection 9 in the positive direction of movement + X towards the detection side 12 of the sensor 11. If the application state A is assumed, a sensor-specific distance value of the projection 9 (in the direction of the spindle 5) to the detection side 12 of the sensor 11 is undershot and the sensor 11 is activated. This sensor-specific distance value or active range of the sensor 11 can be specified in advance, e.g. on the sensor 11 or / and by means of a control device 17.
Beim Lösen der Bremse wird der Sensor 11 deaktiviert, sobald der sensorspezifische Abstandswert zwischen Vorsprung 9 und Erfassungsseite 12 des Sensors 11 überschritten wird, d.h. wenn der Vorsprung 9 den Aktivbereich des Sensors 11 verlässt. When the brake is released, the sensor 11 is deactivated as soon as the sensor-specific distance value between projection 9 and detection side 12 of sensor 11 is exceeded, i.e. when projection 9 leaves the active area of sensor 11.
Der Befestigungsabschnitt 14 des Sensors 11 ermöglicht eine Positionsanpassung des Sensors 11 in einem bestimmten Bereich in der Halterung 15, z.B. in einem axialen Bereich parallel zu Spindel 5. Damit kann der Aktivbereich des Sensors 11 an die Position des Vorsprungs 9 angepasst werden. The fastening section 14 of the sensor 11 enables the position of the sensor 11 to be adjusted in a certain area in the holder 15, e.g. in an axial area parallel to the spindle 5.
Auf diese Weise ist es möglich, den Anlegezustand A durch den aktivierten Sensor 11 genau zu erfassen. Wenn der Sensor 11 dann deaktiviert wird und deaktiviert ist, kann der Lösezustand L eingenommen sein. Der Lösezustand L kann dabei jedoch nur angenommen werden, da keine Plausibilisierung vorhanden ist. In this way, it is possible to precisely detect the application state A by the activated sensor 11. If the sensor 11 is then deactivated and deactivated, the release state L can be assumed. However, the release state L can only be assumed because there is no plausibility check.
Eine solche Plausibilisierung des Lösezustands L kann beispielsweise durch Erfassung der Position des Vorsprungs 9 in dem Lösezustand L durch einen weiteren Sensor 11 erfolgen. Dieser weitere Sensor 11 erfasst dann den Lösezustand L, indem der weitere Sensor 11 aktiviert ist. In einer solchen Ausführung, die nicht gezeigt aber leicht vorstellbar ist, sind zwei Sensoren 11 so in dem Innenraum 3 des Gehäuses 2 angeordnet, dass der eine von den zwei Sensoren 11 den Lösezustand L und der andere von den zwei Sensoren 11 den Anlegezustand A erfasst. Such a plausibility check of the release state L can take place, for example, by detecting the position of the projection 9 in the release state L by a further sensor 11. This further sensor 11 then detects the release state L by activating the further sensor 11. In such an embodiment, which is not shown but is easily imaginable, two sensors 11 are arranged in the interior 3 of the housing 2 in such a way that one of the two sensors 11 detects the release state L and the other of the two sensors 11 detects the application state A. .
Der Sensor 11 ist mit einer elektrisch leitenden Anschlussleitung 16 mit einem Steuergerät 17 verbunden. Das Steuergerät 17 versorgt den Sensor 11 über die Anschlussleitung 16 mit elektrischer Energie und empfängt Signale des Sensors 11 als Bremszustandssignale. Die Signale des Sensors 11 entsprechen dem jeweiligen Bremszustand des Betriebsbremszylinders 1 , nämlich dem Lösezustand L und dem Anlegezustand A, und können von dem Steuergerät 17 weiterbearbeitet, wie z.B. verstärkt, geformt usw., werden. Diese Bremszustandssignale sind im einfachsten Fall als digitale Schaltsignale („EIN“, „AUS“), d.h. der eine Zustand wird durch das Vorhandensein einer Amplitude eines Signals, z.B. eines Spannungs- oder Stromwertes dargestellt, und der andere Zustand durch das Nichtvorhandensein einer Amplitude eines Signals, z.B. eines Spannungs- oder Stromwertes. Zwischenwerte sind nicht erforderlich. Natürlich können die beiden Zustände auch durch unterschiedliche elektrische Spannungen oder/und Ströme, Widerstände, Frequenzen o.dgl. dargestellt werden. The sensor 11 is connected to a control device 17 by an electrically conductive connection line 16. The control unit 17 supplies the sensor 11 with electrical energy via the connecting line 16 and receives signals from the sensor 11 as braking status signals. The signals of the sensor 11 correspond to the respective braking state of the service brake cylinder 1, namely the release state L and the application state A, and can be further processed by the control unit 17, such as amplified, shaped, etc. In the simplest case, these braking state signals are digital switching signals ("ON", "OFF"), ie one state is represented by the presence of an amplitude of a signal, e.g. a voltage or current value, and the other state by the absence of an amplitude of a Signal, e.g. a voltage or current value. Intermediate values are not required. Of course, the two states can also be caused by different electrical voltages and / or currents, resistances, frequencies or the like. being represented.
Dann erfolgt eine Weiterleitung über eine Verbindung 18 über ein weiteres Steuergerät 19 mittels einer weiteren elektrisch leitenden Verbindung 20 an eine Auswerteeinheit 21. Then there is a forwarding via a connection 18 via a further control device 19 by means of a further electrically conductive connection 20 to an evaluation unit 21.
Die Auswerteeinheit 21 gibt an einem Ausgang 22 z.B. ein Ausgangsignal als Anzeige des Bremszustands A, L optisch, akustisch, haptisch aus. Beispielsweise kann eine Bildschirmanzeige eines gesamten Bremssystems eines Zuges erfolgen, wobei der Bremszustand eines jeden Betriebsbremszylinders 1 übersichtlich dargestellt wird. Das Ausgangssignal kann auch gespeichert oder anderweitig weiterverarbeitet werden. The evaluation unit 21 outputs, for example, an output signal at an output 22 as an indication of the braking state A, L optically, acoustically, and haptically. For example, a screen display of an entire braking system of a train can take place, the braking state of each service brake cylinder 1 being clearly displayed. The output signal can also be stored or processed in some other way.
Die Auswerteeinheit 21 ist zudem über eine Verbindung 23 mit einer übergeordneten Bremssteuerung (nicht gezeigt) verbunden, von der die Auswerteeinheit 21 Bremsanlege- und -lösesignale erhält, um diese mit den jeweiligen erfassten Bremszuständen der Betriebsbremszylinder 1 zu vergleichen. Natürlich können auch andere Daten ausgetauscht werden. ln der Figur 1 ist ein weiteres Steuergerät 17’ mit einer Anschlussleitung 16’ für einen weiteren Sensor 11 (nicht gezeigt) und einer Verbindung 18’ angegeben. Dieser weitere Sensor 11 kann z.B. als zweiter, redundanter Sensor 11 in dem Betriebsbremszylinder 1 angeordnet sein. Es können auch mehr zwei solche Sensoren 11 vorgesehen sein. The evaluation unit 21 is also connected via a connection 23 to a higher-level brake controller (not shown), from which the evaluation unit 21 receives brake application and release signals in order to compare them with the respective detected braking states of the service brake cylinders 1. Of course, other data can also be exchanged. FIG. 1 shows a further control device 17 'with a connection line 16' for a further sensor 11 (not shown) and a connection 18 '. This further sensor 11 can be arranged, for example, as a second, redundant sensor 11 in the service brake cylinder 1. More two such sensors 11 can also be provided.
Zudem soll das weitere Steuergerät 17’ stellvertretend für eine Anzahl von Steuergeräten 17 stehen, die für ein komplettes Bremssystem eines Zuges, dem die Betriebsbremszylinder 1 zugeordnet sind, mit einer Anzahl von Betriebsbremszylindern 1 mit jeweiliger Bremszustands-Erfassungseinrichtung 10 mit entsprechenden Bremszustandssignalen erforderlich sind. Diese Anzahl von Bremszustandssignalen des gesamten Bremssystems wird in dem weiteren Steuergerät 19, z.B. auch im Zusammenhang mit Daten aus der übergeordneten Bremssteuerung über eine weitere Verbindung 23a, für eine einfache und schnelle Auswertung in der Auswerteeinheit 21 vorbereitet. In addition, the further control device 17 'should represent a number of control devices 17 that are required for a complete braking system of a train to which the service brake cylinders 1 are assigned, with a number of service brake cylinders 1 with the respective braking state detection device 10 with corresponding braking state signals. This number of brake status signals of the entire brake system is prepared in the further control unit 19, e.g. also in connection with data from the higher-level brake control via a further connection 23a, for a simple and fast evaluation in the evaluation unit 21.
Der Sensor 11 kann ein kontaktbehafteter oder/und kontaktloser Sensor 11 sein. The sensor 11 can be a contact-based and / or contactless sensor 11.
Der Sensor 11 ist in dem Innenraum 3 in dem Gehäuse 2 des Betriebsbremszylinders 1 vor Witterungseinflüssen und Beschädigungen gut geschützt. Der Sensor 11 ist im Wartungsfall von außen erreichbar, z.B. durch eine wieder verschließbare Wartungsöffnung. The sensor 11 is well protected in the interior 3 in the housing 2 of the service brake cylinder 1 from the effects of the weather and damage. In the event of maintenance, the sensor 11 can be reached from the outside, e.g. through a re-closable maintenance opening.
Form und Werkstoffe des Sensors 11 sind so bemessen, dass die Effizienz des Sensors 11 maximiert werden kann. Dazu sind bestimmte Kunststoffe als Gehäuse verwendbar, welche gegenüber den im Betriebsbremszylinder 1 vorkommenden Medien, wie z.B. Schmierstoff, resistent sind. Außerdem können geeignete metallische Abschirmungen des Sensors 11 dessen elektromagnetische Verträglichkeit gegenüber Einstrahlung von Störsignalen verbessern. The shape and materials of the sensor 11 are dimensioned such that the efficiency of the sensor 11 can be maximized. For this purpose, certain plastics can be used as the housing, which are resistant to the media occurring in the service brake cylinder 1, such as lubricant. In addition, suitable metallic shields of the sensor 11 can improve its electromagnetic compatibility with respect to the radiation of interference signals.
Figur 2 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen eines Bremszustands eines Betriebsbremszylinders 1 nach Figur 1 dar. FIG. 2 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention for detecting a braking state of a service brake cylinder 1 according to FIG.
In einem ersten Verfahrensschritt V1 wird eine Bremszustands- Erfassungseinrichtung 10 in einem Betriebsbremszylinder 1 bereitgestellt. Ein Sensor 11 der Bremszustands-Erfassungseinrichtung 10 wird mit elektrischer Energie versorgt. Dann werden in einem zweiten Verfahrensschritt V2 elektrische Signale des Sensors 11 als Bremszustandssignale in Abhängigkeit von einem Bremszustand, nämlich Anlegezustand A und Lösezustand L, von dem Sensor 11 erzeugt. In a first method step V1, a braking state detection device 10 is provided in a service brake cylinder 1. A sensor 11 of the braking state detection device 10 is supplied with electrical energy. Then, in a second method step V2, electrical signals of the sensor 11 are generated by the sensor 11 as braking state signals as a function of a braking state, namely application state A and release state L.
In einem dritten Verfahrensschritt V3 werden die so erhaltenen Bremszustandssignale als erfasster Bremszustand Anlegezustand A oder Lösezustand L ausgegeben. In a third method step V3, the braking state signals obtained in this way are output as the detected braking state, application state A or release state L.
Figur 3 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen eines Bremszustands eines Betriebsbremszylinders 1 nach Figur 1. FIG. 3 shows a schematic flow diagram of a further method according to the invention for detecting a braking state of a service brake cylinder 1 according to FIG. 1.
Die Verfahrensschritte V1 , V2 und V3 entsprechen denjenigen des Verfahrens nach Figur 2. The method steps V1, V2 and V3 correspond to those of the method according to FIG. 2.
Zusätzlich werden hier in einem untergeordneten Verfahrensschritt V2-1 des zweiten Verfahrensschritts V2 die von dem Sensor 11 erzeugten Bremszustandssignale von mindestens einem weiteren Sensor 11 plausibilisiert. In addition, in a subordinate method step V2-1 of the second method step V2, the braking state signals generated by the sensor 11 are checked for plausibility by at least one further sensor 11.
In einem zusätzlichen untergeordneten Verfahrensschritt V3-1 des dritten Verfall re nsschritts V3 werden die ausgegebenen Bremszustände A, L weiterhin mit Signalen zum Anlegen und/oder Lösen des Betriebsbremszylinders 1 einer übergeordneten Bremssteuerung überprüft, und ein Alarm ausgegeben, wenn nach Erhalt eines Signals zum Anlegen des Betriebsbremszylinders 1 kein Anlegezustand A erfasst wird, oder/und wenn nach Erhalt eines Signals zum Lösen des Betriebsbremszylinders 1 kein Lösezustand L erfasst wird. In an additional subordinate method step V3-1 of the third expiry step V3, the output brake states A, L are still checked with signals for applying and / or releasing the service brake cylinder 1 of a higher-level brake control, and an alarm is output if, after receiving a signal to apply of the service brake cylinder 1, no application state A is detected, and / or if, after receiving a signal to release the service brake cylinder 1, no release state L is detected.
Die Erfindung ist durch das oben angegebene Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche modifizierbar. The invention is not restricted by the exemplary embodiment specified above, but can be modified within the scope of the claims.
So ist es z.B. denkbar, dass der Sensor 11 oder/und der/die redundante/n Sen- sor/en 11 auf einem optischen Entfernungsmessprinzip, wie z.B. Reflexionslichtschranke, Laser, auf einem akustischen Entfernungsmessprinzip, wie z.B. Ultraschall, oder auf einem elektromagnetischem Entfernungsmessprinzip, wie z.B. Radar, beruht. Die Verbindungen 18, 18’, 20, 23, 23a können auch je nach Einsatzfall optische Leiter oder/und drahtlose Übertragungsstrecken sein. For example, it is conceivable that the sensor 11 and / or the redundant sensor (s) 11 are based on an optical distance measurement principle, such as a reflective light barrier, laser, on an acoustic distance measurement principle, such as ultrasound, or on an electromagnetic distance measurement principle such as radar. The connections 18, 18 ', 20, 23, 23a can also be optical conductors and / or wireless transmission paths, depending on the application.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Betriebsbremszylinder 1 service brake cylinder
2 Gehäuse 2 housings
2a Rückwand 2a rear wall
2b Frontwand 2b front wall
3 Innenraum 3 interior
4 - entfällt -4 - not applicable -
5 Spindel 5 spindle
6 Bremsklotzschuh 6 brake shoe
7 Druckring 7 pressure ring
8 Spindelgehäuse 8 spindle housing
9 Vorsprung 9 head start
10 Bremszustands-Erfassungseinrichtung 11 Sensor 12 Erfassungsseite 10 braking condition detection device 11 sensor 12 detection side
13 Anschlussabschnitt 13 Connection section
14 Befestigungsabschnitt 14 attachment section
15 Halterung 15 bracket
16, 16’ Anschlussleitung 16, 16 'connection line
17, 17’; 19 Steuergerät 17, 17 '; 19 control unit
18, 18’; 20 Verbindung 21 Auswerteeinheit 18, 18 '; 20 connection 21 evaluation unit
22 Ausgang 22 exit
23, 23a Verbindung 23, 23a connection
A Anlegeposition/AnlegezustandA Docking position / docking state
L Löseposition/LösezustandL Release position / release state
V1...3; 2-1; 3-1 Verfahrensschritt x Bewegungsrichtung V1 ... 3; 2-1; 3-1 Process step x direction of movement

Claims

Ansprüche Expectations
1. Betriebsbremszylinder (1 ), insbesondere einer Klotzbremse, aufweisend ein Gehäuse (2) mit einer Spindel (5) und einer Bremszustands- Erfassungseinrichtung (10) zur Erfassung eines Anlegezustands (A) und eines Lösezustands (L) des Betriebsbremszylinders (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremszustands-Erfassungseinrichtung (10) vollständig innerhalb eines Innenraums (3) des Betriebsbremszylinders (1) von dem Gehäuse (2) umschlossen angeordnet ist und die Position der Spindel (5) erfasst. 1. Service brake cylinder (1), in particular a block brake, comprising a housing (2) with a spindle (5) and a braking state detection device (10) for detecting an applied state (A) and a released state (L) of the service brake cylinder (1) is, characterized in that the braking state detection device (10) is arranged completely enclosed within an interior (3) of the service brake cylinder (1) by the housing (2) and detects the position of the spindle (5).
2. Betriebsbremszylinder (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bremszustands-Erfassungseinrichtung (10) die Position eines Druckrings (7) oder eines Spindelgehäuses (8), welche mit der Spindel (5) verbunden sind, erfasst. 2. Service brake cylinder (1) according to claim 1, characterized in that the braking state detection device (10) detects the position of a pressure ring (7) or a spindle housing (8) which are connected to the spindle (5).
3. Betriebsbremszylinder (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremszustands-Erfassungseinrichtung (10) mindestens einen Sensor (11) aufweist, der in einem Innenraum (3) des Gehäuses (2) des Betriebsbremszylinders (2) zwischen einer Frontwand (2b) und einem Vorsprung (9) des Spindelgehäuses (8) angeordnet ist. 3. Service brake cylinder (1) according to claim 2, characterized in that the braking state detection device (10) has at least one sensor (11) which is located in an interior (3) of the housing (2) of the service brake cylinder (2) between a front wall ( 2b) and a projection (9) of the spindle housing (8) is arranged.
4. Betriebsbremszylinder (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (11) mittels eines Befestigungsabschnitts (14) an einer Halterung (15) befestigt ist, wobei eine axiale Position des mindestens einen Sensors (11) an der Halterung (15) einstellbar ist. 4. Service brake cylinder (1) according to claim 3, characterized in that the at least one sensor (11) is fastened to a holder (15) by means of a fastening section (14), an axial position of the at least one sensor (11) on the holder (15) is adjustable.
5. Betriebsbremszylinder (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (11) mit dem Vorsprung (9) des Spindelgehäuses (8) derart zusammenwirkt, dass der mindestens eine Sensor (11) in Abhängigkeit von der Position des Vorsprungs (9) des Spindelgehäuses (8) im Anlegezustand (A) des Betriebsbremszylinders (1) aktiviert ist und im Lösezustand (L) des Betriebsbremszylinders (1) nicht aktiviert ist. 5. Service brake cylinder (1) according to claim 3 or 4, characterized in that the at least one sensor (11) interacts with the projection (9) of the spindle housing (8) such that the at least one sensor (11) depending on the position of the projection (9) of the spindle housing (8) is activated in the application state (A) of the service brake cylinder (1) and is not activated in the release state (L) of the service brake cylinder (1).
6. Betriebsbremszylinder (1), nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (11) als ein induktiver Näherungssensor oder Näherungsschalter ausgebildet ist. 6. Service brake cylinder (1) according to one of claims 3 to 5, characterized in that the at least one sensor (11) is designed as an inductive proximity sensor or proximity switch.
7. Betriebsbremszylinder (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (11) ein kontaktbehafteter oder/und kontaktloser Sensor (11) ist. 7. Service brake cylinder (1) according to one of claims 3 to 5, characterized in that the at least one sensor (11) is a contact-based and / or contactless sensor (11).
8. Verfahren zum Erfassen eines Bremszustands eines Betriebsbremszylinders (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch die Verfahrensschritte 8. A method for detecting a braking state of a service brake cylinder (1) according to any one of the preceding claims, characterized by the method steps
(V1) Bereitstellen einer Bremszustands-Erfassungseinrichtung (10) und Anordnen der Bremszustands-Erfassungseinrichtung (10) innerhalb des Betriebsbremszylinders (1) und Versorgen mindestens eines Sensors (11) der Bremszustands-Erfassungseinrichtung (10) mit elektrischer Energie; (V1) providing a braking condition detection device (10) and arranging the braking condition detection device (10) within the service brake cylinder (1) and supplying at least one sensor (11) of the braking condition detection device (10) with electrical energy;
(V2) Erzeugen mindestens eines elektrischen Signals als Bremszustandssignal in Abhängigkeit von einem Bremszustand, nämlich Anlegezu- stand (A) und/oder Lösezustand (L), durch den Sensor (11); und (V3) Ausgeben eines erfassten Bremszustands als Anlegezustand (A) oder Lösezustand (L) des Betriebsbremszylinders (1) anhand der so erfassten Bremszustandssignale. (V2) generating at least one electrical signal as a braking state signal as a function of a braking state, namely application state (A) and / or release state (L), by the sensor (11); and (V3) outputting a detected braking state as the application state (A) or release state (L) of the service brake cylinder (1) on the basis of the braking state signals detected in this way.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahrensschritt (V2) das von dem mindestens einen Sensor (11) erzeugte mindestens eine Bremszustandssignal anhand mindestens eines weiteren von mindestens einem weiteren Sensor (11) erzeugten Bremszustandssignals in einem untergeordneten Verfahrensschritt (V2-1) plausibilisiert wird. 9. The method according to claim 8, characterized in that in method step (V2) the at least one braking state signal generated by the at least one sensor (11) based on at least one further braking state signal generated by at least one further sensor (11) in a subordinate method step (V2 -1) is checked for plausibility.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die als Anlegezustand (A) oder Lösezustand (L) des Betriebsbremszylinders (1) im Verfahrensschritt (V3) ausgegebenen Bremszustände (A, L) in einem untergeordneten Verfahrensschritt (V3-1) mit Signalen zum Anlegen und/oder Lösen des Betriebsbremszylinders (1) einer übergeordneten Bremssteuerung überprüft werden, und ein Alarm ausgegeben wird, wenn nach Erhalt eines Signals zum Anlegen des Betriebsbremszylinders (1) kein Anlegezustand (A) erfasst wird, oder/und wenn nach Erhalt eines Signals zum Lösen des Betriebsbrems- zylinders (1) kein Lösezustand (L) erfasst wird. 10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the braking states (A, L) output as the application state (A) or release state (L) of the service brake cylinder (1) in method step (V3) in a subordinate method step (V3-1) be checked with signals for applying and / or releasing the service brake cylinder (1) of a higher-level brake control, and an alarm is output if no application state (A) is detected after receiving a signal for applying the service brake cylinder (1), and / or if after Receipt of a signal to release the service brake cylinder (1) no release state (L) is detected.
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